Гидрохимическое осаждение пленок сульфидов свинца, серебра и твердых растворов замещения на их основе для создания датчиков экологического контроля

• Автор: Виноградова, Татьяна Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 209 с. : ил.

Введение

1. Обзор литературы

1.1. Проблема экспрессконтроля в экологии

1.2. Определение и характеристики сенсоров, их типы и материалы

1.3. Применение химически осажденных тонких пленок халькогенидов металлов в качестве материалов химических сенсоров

1.4. Методы получения сенсоров

1.5. Гидрохимический метод синтеза тонких пленок сульфидов металлов

1.5.1. Получение пленок сульфида свинца

1.5.2. Получение пленок сульфида серебра

1.5.3. Гидрохимическое получение пленок твердых растворов замещения сульфидов металлов
1.6. Выводы
2. Методы исследования условий получения и свойств пленок сульфидов металлов
2.1. Методика гидрохимического осаждения пленок РЬБ, А и твердых растворов замещения на их основе
2.2. Получение цианамида
2.3. Методика исследования кинетических закономерностей химического осаждения сульфидов свинца и серебра
2.4. Методы исследования состава, структуры и свойств пленок сульфидов металлов
3. Анализ условий образования тонких пленок РЬБ, АдгБ и твердых растворов замещения на их основе при гидролитическом разложении тиомочевины
3.1. Расчет температурных зависимостей произведений растворимости сульфидов свинца, серебра, гидроксида свинца и константы нестойкости тиомочевинного комплекса серебра
3.1.1. Температурная зависимость произведения растворимости сульфида свинца
3.1.2. Температурная зависимость произведения растворимости гидроксида свинца
3.1.3. Температурная зависимость произведения растворимости сульфида серебра
3.1.4. Температурная зависимость константы нестойкости тиомочевинного комплекса серебра
3.1.5. Температурная зависимость констант ионизации воды и сероводородной кислоты.
3.2. Определение констант ионизации цианамида в интервале температур К
3.3. Расчет условий образования сульфидов металлов
3.3.1. Расчет условий образования сульфида свинца в плюмбитной системе
3.3.2. Расчет условий образования сульфида свинца в
цитратноаммиачной системе
3.3.3. Расчет условий образования сульфида серебра
3.3.4. Расчет условий образования примесных фаз гидроксида свинца и цианамидов свинца и серебра
3.3.5. Определение области образования твердых растворов замещения АРЬ
3.6 Выводы
4. Исследование гидрохимического осаждения пленок РЬБ, А, твердых растворов замещения на их основе, их состава, структуры и электрофизических свойств
4.1. Химическое осаждение сульфидов свинца и серебра в условиях самопроизвольного зарождения твердой фазы
4.1.1. Исследование кинетики химического осаждения А2Б.
4.1.2. Кинетика осаждения РЬБ
4.2. Исследование кристаллической структуры химически осажденных пленок
4.3. Исследование элементного, фазового состава и морфологии
осажденных пленок
4.4. Исследование полупроводниковых свойств пленок твердого раствора 2 АРЬ.
4.5. Выводы
5. Исследование сенсорных свойств химически осажденных пленок
сульфида свинца и твердых растворов замещения АРЬ.Г.
5.1. Исследование фоточувствительных свойств пленок сульфида свинца и 9 твердых растворов АТРЬ8.
5.2. Исследование чувствительности полученных пленок к присутствию в 3 воздухе оксидов азота и углерода
5.2.1. Взаимодействие газов с поверхностью полупроводниковой пленки
5.2.2. Исследование чувствительности пленок РЬБ и к
присутствию в воздушной среде диоксида азота
5.2.3. Исследование чувствительности полученных пленок к присутствию 6 в воздушной смеси оксида азота
5.2.4. Исследование чувствительности пленок РЬЭ и А,РЬ к
присутствию в воздухе монооксида углерода
5.3. Использование пленочных элементов на основе сульфидов свинца для 6 определения в водных растворах ионов РЬ2 и Р3.
5.4. Выводы
Заключение
Список литературы


Зарубежными и российскими учеными исследован широкий спектр окисных полупроводников в качестве датчиков для определения кислорода используют , , ТЮ2, БгТЮз, СагОз, Се, оксида углерода , СигО, углекислого газа МпС2, сернистого ангидрида , оксида азота i, хлора , ТЮ2, i, а также их сложных оксидов. Однако основным материалом до настоящего времени считается , , . Однако такие сенсорные элементы обладают рядом недостатков, в частности, чувствительностью к мешающим компонентам в анализируемой среде и значительной инерционностью срабатывания. При этом диффузия адсорбата в пористую структуру оксида металла обусловливает увеличение времени переходных процессов. Рост быстродействия адсорбционночувствительных элементов в таких структурах обеспечивается повышением рабочей температуры, которая в большинстве случаев находится в диапазоне 0 0К. В этих температурных диапазонах наряду с электронномолекулярными явлениями интенсивно развиваются и деградационные процессы, обусловливающие отклонение и выход характеристик элемента из диапазона рабочих значений. Нерешенными проблемами в технологии полупроводниковых керамических датчиков является необходимость обеспечения избирательности по отношению к определяемому газу применение каталитических добавок снижает одновременно селективность, большой разброс около одного порядка величины сопротивления чувствительного элемента, невысокая точность измерения несколько процентов, низкая производительность при изготовлении сенсоров, высокая стоимость, большая потребляемая мощность. При создании датчиков с требуемыми параметрами внимание исследователей концентрируется на дальнейшем изучении принципов преобразования физических параметров в электрические сигналы и новых материалов, а также на выборе технологии получения. На кафедре физической и коллоидной химии УГТУУПИ проведены исследования свойств ряда химически осажденных полупроводниковых пленок сульфидов и селенидов свинца, меди, ртути, серебра, которые показали наличие поверхностной активности к таким веществам как пары воды и ртути, оксидам и диоксидам азота, углерода и серы. Важной особенностью этих материалов является заметное изменение свойств в присутствии относительно малых концентраций указанных паров и газов. В настоящее время все более широкое применение находят пленочные сорбенты для определения ряда ионов и газов , , , , исследования физикохимических свойств тонких пленок сульфидов металлов показали, что они могут быть успешно использованы в качестве таких сорбентов, в частности СаБ ,, РЬБ , , , , АРЬ, . В работах , пленка СбБ получена путем пиролиза пульверизованного слоя и рассмотрена возможность се использования в качестве чувствительного элемента газоанализатора для регистрации газовокислителей и восстановителей кислород, диоксид серы, оксид углерода, метан. В работе тиомочевинным способом получен тонкослойный сорбент на основе сульфида свинца устойчивый в нейтральных и слабощелочных растворах. Он представляет интерес как высокоспецифичный коллектор по отношению к благородным платиновым металлам и урану. Для прогнозирования свойств ионообменников при извлечении целевых компонентов из природных или сточных вод авторами , изучена кинетика сорбции серебра I из растворов тонкими пленками РЬБ, влияние комплексообразующих агентов на процесс сорбции и механизм аккумуляции серебра I на поверхности сорбента. Авторы , синтезировали чувствительные элементы методом химического осаждения из щелочных водных растворов тиомочевины на ситалловые подложки. Исследования показали, что сенсоры на основе легированного йодом сульфида свинца обладают высокой избирательной чувствительностью по отношению к окислам азота. В работе была ооказана 0 перспективность использования пленок АРЬ. Как уже отмечалось, сульфиды ряда металлов, обладая уникальными поверхностночувствительными свойствами, уже находят применение при контроле состава газовой среды и определении ионов тяжелых металлов в воде. Поэтому особое внимание необходимо уделить методам их синтеза. Они должны быть просты, экономичны, экологичны. Это вакуумные или конденсационные методы. Вторая группа методов основана на различных химических реакциях, протекающих на поверхности стекла или других материалов.